CN106399147A - 一种油菜专用溶钾细菌及其菌剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油菜专用溶钾细菌及其菌剂。一种油菜专用溶钾细菌的菌株被命名为YK309，分类命名为污物节杆菌（Arthrobacter defluvii），2016年5月23日保藏在中国典型培养物保藏中心，地址：中国.武汉.武汉大学；保藏编号为CCTCC M 2016275；将所述油菜专用溶钾细菌扩大培养得到菌剂；将菌剂用于拌种、或包衣、或浇根、或蘸根以实现有效接种，为油菜提供高浓度的速效钾营养。本发明的菌株可与油菜凝集素发生凝集反应，因此与目标作物具有亲和性，可在油菜根部长期定居存活，发挥促进油菜生长、提高植株含钾量、增加油菜抗逆性。本发明可以降低油菜栽培钾肥用量，提高钾肥的利用率，改变现有生物肥料专一性不强、使用效果不明显的弊病，有利生态农业的发展。

Description

一种油菜专用溶钾细菌及其菌剂

技术领域

本发明属于微生物技术领域， 具体涉及一种油菜专用溶钾细菌及其菌剂。

背景技术

油菜是一种重要的经济作物，钾素影响到油菜产量和质量。钾素促进植株健壮生长，冬壮春发，增加有效分枝数，角果数及千粒重，提高产量；钾素促进光合作用，并加速光合产物向子粒转移，能改善油菜籽的品质，增加油菜籽含油量；还能增强油菜的抗倒伏、抗寒和抗旱能力，并能较好地抗御油菜的多种病虫害。因此，油菜栽培需要大量施用的化学钾肥。化肥施用促进了油菜的生产，但作物对化肥的平均利用率只有30%左右，约有30%的化肥通过流失而损失，或被固定于土壤。因此大量使用化肥影响油菜籽品质，导致资源、能源的浪费，并产生严重的环境污染。

实际上农田土壤中的全钾含量很高，但土壤中作物可直接吸收利用的速效钾浓度一般在40mg/kg～200mg/kg之间，只占全钾的1%～5%，不能满足作物的需要。土壤中存在一些可溶钾的细菌，这类细菌可将不溶态的钾素转化为作物可吸收利用的水溶性钾素营养，促进植物生长。已有一些研究利用溶钾细菌制作生物肥料施到田间，增加土壤中速效钾浓度，减少钾肥的施用量。但是，由于使用的溶钾细菌和油菜之间缺乏亲和性，不能有效地在作物根部定居，因而使用效果产生波动，无法发挥预期促生增产效应，这种困境阻碍了溶钾细菌的应用。

生态环境中可发生相互作用的生物之间都具备一定的亲和性，这样两者才能够相互识别，进而产生稳定的关系。欲有效地利用溶钾细菌，必须要筛选到与油菜具有亲和性的菌株，利用这种亲和性菌株才可以制作油菜专用的溶钾菌剂。到目前为止尚没有关于对油菜具有亲和性的专用溶钾细菌的研究和应用。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种油菜专用溶钾细菌及其菌剂。

一种油菜专用溶钾细菌的菌株被命名为YK309，油菜专用溶钾细菌的分类命名为污物节杆菌（Arthrobacter defluvii），保藏在中国典型培养物保藏中心，地址：中国.武汉.武汉大学；保藏日期为2016年5月23日，保藏编号为CCTCC M 2016275。

将所述油菜专用溶钾细菌在牛肉膏蛋白胨液体培养基中扩大培养得到油菜专用溶钾菌剂；将油菜专用溶钾菌剂用于拌种或种子包衣或种苗浇根或种苗蘸根，以实现有效接种，增加土壤中速效钾浓度。

油菜专用溶钾菌剂的具体制备操作步骤如下：

将1环污物节杆菌接种于50 mL～100 mL牛肉膏蛋白胨液体培养基中，温度25～35℃、转速100 r/min～180 r/min条件下，震荡培养20h～60h，即得到液体培养物；

所述液体培养物即为油菜专用溶钾液体菌剂；

油菜专用溶钾液体菌剂的施用剂量为1L/亩～3L/亩。

在50 mL～100 mL所述液体培养物中加入干燥的泥炭50g～150g混匀，即制得油菜专用溶钾固体菌剂；

油菜专用溶钾固体菌剂的施用剂量为1kg/亩～3kg/亩。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.本发明的油菜专用溶钾细菌可与油菜凝集素发生凝集反应，因此与油菜具有亲和性，可在油菜根部长期定居存活，发挥促进油菜生长、提高产量的作用。

2.采用本发明油菜专用溶钾细菌制备的液体菌剂或固体菌剂具有显著的溶钾效果，利用自身的代谢能力将不溶态的钾素释放出来，大幅度提高菌液中、或土壤中速效性钾的含量，比对照增加50%～110%，为油菜提供高浓度的速效钾营养。

3.采用本发明油菜专用溶钾细菌制备的液体菌剂或固体菌剂具有多项优良的生理活性，分泌高浓度的铁载体，促进油菜对铁素营养的吸收；可合成适当浓度的植物生长激素IAA，促进植物生长。

4. 本发明的液体菌剂或固体菌剂的施用剂量低，液体菌剂1L/亩～4L/亩、或固体菌剂1kg/亩～5kg/亩。本发明施用方法简单，可采用或拌种、或包衣、或浇根、或蘸根等方法进行接种。与其他使用30kg/亩~50kg/亩大剂量的生物肥料产品相比较，本发明可大幅度降低生产成本，节能环保。

综上所述，本发明的菌剂对油菜具有专一特异性，可在油菜根部长期存活定殖并发挥生理功能。应用本发明的菌剂可促进油菜对钾的吸收，提高油菜的生长量；降低钾肥的使用量，提高土壤速效钾的含量，提高油菜的钾肥利用率。应用本发明可以改变现有生物肥料专一性不强、使用效果不明显的弊病，有利生态农业的发展。

具体实施方式

实施例 1

油菜专用溶钾细菌的筛选和鉴定

1. 采集在土壤中正常生长的健康油菜植株的幼根根系4g，将根系置于200 mL无菌生理盐水中，添加100μL吐温80，150 r/min震荡1h，采用10倍稀释法，制成10^-1、10^-2、10^-3、10^-4、10^-5、10^-5、10^-7梯度悬液，分别取10^-4、10^-5、10^-5、10^-7稀释悬液100μL涂布于溶钾细菌培养基平板，30℃培养60h；挑取透明圈较大的菌株，在溶钾细菌培养基平板上划线纯化，获得溶钾细菌菌株21株。

2. 制备油菜凝集素，采用油菜凝集素对上述获得的21株溶钾细菌进行亲和性凝集试验，获得具有油菜亲和性的溶钾菌株16株。采用火焰光度法测定比较这些菌株的溶钾活性，发现YK309菌株的溶钾活性最高，该菌株即为油菜专用溶钾细菌。

3. 根据通用细菌鉴定方法，测定该菌株的生理生化特征和其16S rDNA序列，将该菌株命名为YK309，分类命名为 污物节杆菌（Arthrobacter defluvii），保藏在中国典型培养物保藏中心，地址：中国.武汉.武汉大学；保藏日期为2016年5月23日，保藏编号为CCTCCM 2016275。

实施例 2

油菜专用溶钾细菌污物节杆菌YK309菌株 （Arthrobacter defluvii YK309）溶钾活性的测定。

1. 菌液制备

制备测定溶钾活性液体培养基，所述的培养基配方为Na₂HPO₄ 2.0g；MgSO₄·7H₂O0.2g；FeCl₃ 0.05g；蔗糖5.0g；CaCO₃ 0.1g；钾长石粉1.0g；蒸馏水1000mL，pH7.4。取溶钾活性培养基100 mL装于250 mL三角瓶中，每瓶接入一环YK309菌株菌苔，对照组不接菌种，每组3个平行；30℃，120 r/min摇床培养45h，获得测定溶钾活性的YK309菌株菌液。

2. 活性测定

取YK309菌株菌液80mL，1200 r/min离心10 min，去除残留的钾长石粉等沉淀；加6%H₂O₂消煮1 h后，采用超声波细胞破碎仪破碎细胞6 min, 6000 r/min离心12 min，取上清液，采用火焰分光光度计法测定钾含量。

3. 溶钾活性测定结果

在上述条件下，测定YK309菌株的溶钾活性为52.5μg/ml，而对照为28.8μg/ml，YK309菌株的溶钾活性为对照的182%，YK309菌株显著地提高了溶液中速效钾的浓度。

实施例 3

油菜专用溶钾细菌液体菌剂的制备和应用

1. 油菜专用溶钾细菌液体菌剂的制备

从溶钾细菌菌种YK309斜面上挑取1环菌种，接种于装有150 mL无菌牛肉膏蛋白胨液体培养基的500 mL三角瓶中，30℃，150 r/min震荡38h，即制得油菜专用溶钾细菌YK309液体菌剂。

2. 油菜接种栽培

将油菜种子至于蒸馏水中室温浸泡4～6h，置于28℃人工气候箱中光暗比14:10催芽至油菜种子露白。取风干黄褐土置于花盆中，2.5 kg/盆，每盆种植10～15颗催芽露白油菜种子；对照组A按正常田间栽培施肥，对照组B和实验组钾肥施用量均减半；每盆接种油菜专用溶钾细菌YK309液体菌剂3 mL，对照组只接进3 mL空白培养基；待苗出齐后每盆定苗3株，日常管理水肥，待油菜植株生长至80d后，收获油菜植株，测定油菜植株干重和叶片含钾量，试验测定结果如下表。

从表中数据可见，实验组油菜植株干重比对照组B增加42%，超过对照组A；实验组油菜根干重比对照组B增加34.4%，与对照组A相当；叶片含钾量比施同样水平钾肥的对照组B增加10.1%，与对照组A相当。施用油菜专用溶钾细菌YK309的液体菌剂可大幅度降低钾肥用量，提高油菜对钾的吸收，促进油菜生长。

实施例 4

油菜专用溶钾细菌固体菌剂的制备和应用

1. 油菜专用溶钾细菌固体菌剂的制备

从溶钾细菌菌种YK309斜面上挑取1环菌种，接种于装有50 mL无菌牛肉膏蛋白胨液体培养基的250 mL三角瓶中，32℃，130 r/min震荡30h，加入干燥的泥炭80 g混匀即制得油菜专用溶钾细菌YK309固体菌剂。

2. 油菜接种栽培

方法同前，施肥水平提高（见下表），每盆接种YK309固体菌剂4.5g，对照接经100℃、20min灭活处理的固体菌剂4.5g；正常管理，90d后收获油菜植株，测定油菜植株干重和叶片含钾量；测定实验前后土壤中速效钾的含量，计算钾素的平衡；测定结果如下表。

*：实验中对照组A施用502mg/盆的KCl，KCl中含K为52.4%，计算施钾量263mg，对照组B和实验组为131.5mg.

从表中数据可见，接种YK309固体菌剂的实验组油菜干重比对照组B增加42.4%，略高于对照组A；接种YK309固体菌剂的实验组植株含钾量比对照组B增加9.9%，比对照组A低5.3%。施用油菜专用溶钾细菌YK309固体菌剂可大幅度降低钾肥用量，提高植株含钾量，促进油菜生长。

根据测定的数据计算钾素的平衡：钾素平衡=试验前钾素量-试验后钾素量，正值代表施进的钾被固定，负值代表土壤中原有固定态的钾被释放。

试验前钾素水平=试验前土壤平均速效钾含量×每盆土壤重量+施钾量

试验后钾素水平=试验后土壤平均速效钾含量×每盆土壤重量+油菜钾积累量

从计算的数据可知，由于在对照组A中施用了较多的钾肥，导致大量施进土壤的钾素被固定，造成浪费；对照组B钾素被固定33.9mg；在对照组C中，由于没有施进钾肥，土壤中原来存在的一些微生物的获得释放了少量的速效钾，但总量不够，植株生长很弱。在接种YK309固体菌剂的实验组土壤中，土壤中原有的固定态的钾素也被释放，植株生长良好。

肥料利用率计算公式：肥料利用率=（A－A0）/B×100%

式中

A，施钾肥处理植株含钾素总量，mg；

A0，不施钾肥植株含钾素总量，mg；

B，施肥钾素总量，mg。

接种YK309固体菌剂的盆栽油菜对钾肥的利用率均显著高于施相同水平肥料的对照组B施100%水平对照组A，说明接种YK309固体菌剂可以大幅度提高肥料利用率，促进油菜对营养元素的吸收。YK309的肥料利用率为117.5%，说明溶钾菌YK309可提高钾肥的利用率，可将土壤中缓效钾转化为速效钾，增加土壤速效钾含量，供油菜吸收和利用，促进油菜生长。

Claims (4)

1.一种油菜专用溶钾细菌，其特征在于：所述一种油菜专用溶钾细菌的菌株被命名为YK309，油菜专用溶钾细菌的分类命名为污物节杆菌（Arthrobacter defluvii），保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2016年5月23日，保藏编号为CCTCC M 2016275。

2.由权利要求1所述一种油菜专用溶钾细菌制备的油菜专用溶钾菌剂，其特征在于：

将所述油菜专用溶钾细菌在牛肉膏蛋白胨液体培养基中扩大培养得到油菜专用溶钾菌剂；

将油菜专用溶钾菌剂用于拌种或种子包衣或种苗浇根或种苗蘸根，以实现有效接种，增加土壤中速效钾浓度。

3.制备权利要求2所述的油菜专用溶钾菌剂的方法，其特征在于具体操作步骤如下：

将1环污物节杆菌接种于50 mL～100 mL牛肉膏蛋白胨液体培养基中，温度25～35℃、转速100 r/min～180 r/min条件下，震荡培养20h～60h，即得到液体培养物；

所述液体培养物即为油菜专用溶钾液体菌剂；

油菜专用溶钾液体菌剂的施用剂量为1L/亩～3L/亩。

4.根据权利要求3所述的油菜专用溶钾菌剂的制备方法，其特征在于：

在50 mL～100 mL所述液体培养物中加入干燥的泥炭50g～150g混匀，即制得油菜专用溶钾固体菌剂；

油菜专用溶钾固体菌剂的施用剂量为1kg/亩～3kg/亩。